Molecular rectification and conductance switching in carbon-based molecular junctions by structural rearrangement accompanying electron injection

Journal of the American Chemical Society

Volumn 125, Issue 35, 2003, Pages 10748-10758

  McCreery, Richard ^a   Dieringer, Jon ^a   Solak, Ali Osman ^a,b   Snyder, Brian ^a   Nowak, Aletha M ^a   McGovern, William R ^a   DuVall, Stacy ^a  

^a OHIO STATE UNIVERSITY   (United States)

^b ANKARA UNIVERSITY   (Turkey)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

ATOMIC FORCE MICROSCOPY; CURRENT DENSITY; RAMAN SPECTROSCOPY; X RAY PHOTOELECTRON SPECTROSCOPY;

MOLECULAR JUNCTIONS;

CARBON;

AZOBENZENE DERIVATIVE; CARBON; GOLD; NITROAZOBENZENE; NITROGEN; TITANIUM; UNCLASSIFIED DRUG;

ARTICLE; CHEMICAL BINDING; CHEMICAL STRUCTURE; CONDUCTANCE; COVALENT BOND; DENSITY; ELECTRIC FIELD; ELECTRIC POTENTIAL; ELECTRON; ELECTRON TRANSPORT; ION CURRENT; MOLECULAR STABILITY; OXIDATION; PYROLYSIS; RAMAN SPECTROMETRY; REPRODUCIBILITY; ROOM TEMPERATURE; TEMPERATURE DEPENDENCE;

EID: 0041353860     PISSN: 00027863     EISSN: None     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/ja0362196     Document Type: Article

References (71)

1. Aviram, A.; Ratner, M. Chem. Phys. Lett. 1974, 29, 277.
2. Mujica, V.; Roitberg, A. E.; Ratner, M. A. J. Phys. Chem. 2000, 112, 6834.
3. Mujica, V.; Ratner, M. A. Chem. Phys. 2001, 264, 365.
4. Jortner, J.; Ratner, M. Molecular Electronics; Blackwell Science Ltd.: Cambridge, MA, 1997.
5. Mirkin, C. A.; Ratner, M. A. Annu. Rev. Phys. Chem. 1992, 43, 719.
6. Datta, S.; Tian, W.; Hong, S.; Reifenberger, R.; Henderson, J. I.; Kubiak, C. P. Phys. Rev. Lett. 1997, 79, 2530.
7. Feldheim, D. L.; Grabar, K. C.; Natan, M. J.; Mallouk, T. E. J. Am. Chem. Soc. 1996, 118, 7640.
8. Brousseau, L. C.; Zhao, Q.; Shultz, D. A.; Feldheim, D. L. J. Am. Chem. Soc. 1998, 120, 7645.
9. Zhou, C.; Deshpande, M. R.; Reed, M. A.; Jones, L.; Tour, J. M. Appl. Phys. Lett. 1997, 71, 611.
10. Tian, W.; Datta, S.; Hong, S.; Reifenberger, R.; Henderson, J. I.; Kubiak, C. P. J. Chem. Phys. 1998, 109, 2874.
11. Kergueris, C.; Bourgoin, J. P.; Palacin, S.; Esteve, D.; Urbina, C.; Magoga, M.; Joachim, C. Phys. Rev. B 1999, 59, 12505.
12. Holmlin, R. E.; Haag, R.; Chabinyc, M. L.; Ismagilov, R. F.; Cohen, A. E.; Terfort, A.; Rampi, M. A.; Whitesides, G. M. J. Am. Chem. Soc. 2001, 123, 5075.
13. Slowinski, K.; Majda, M. J. Electroanal. Chem. 2000, 491, 139.
14. Ranganathan, S.; Steidel, I.; Anariba, F.; McCreery, R. L. Nano Lett. 2001, 1, 491.
15. Rampi, M. A.; Whitesides, G. M. Chem. Phys. 2002, 281, 373.
16. Hong, S.; Reifenberger, R.; Tian, W.; Datta, S.; Henderson, J.; Kubiak, C. P. Superlattices Microstruct. 2000, 28, 289.
17. Chen, J.; Reed, M. A.; Rawlett, A. M.; Tour, J. M. Science 1999, 286.
18. Garcias, D. H.; Tein, J.; Breen, T. L.; Hsu, C.; Whitesides, G. M. Science 2000, 289, 1170.
19. Cygan, M. T.; Dunbar, T. D.; Arnold, J. J.; Bumm, L. A.; Shedlock, N. F. ; Burgin, T. P.; Jones, L.; Allara, D. L.; Tour, J. M.; Weiss, P. S. J. Am. Chem. Soc. 1998, 120, 2721.
20. Donhauser, Z. J.; Mantooth, B. A.; Kelly, K. F.; Bumm, L. A.; Monnell, J. D.; Stapleton, J. J.; Price, D. W.; Rawlett, A. M.; Allara, D. L.; Tour, J. M. ; Weiss, P. S. Science 2001, 292, 2303.
21. Bumm, L. A.; Arnold, J. J.; Dunbar, T. D.; Allara, D. L.; Weiss, P. S. J. Phys. Chem. 1999, 103, 8122.
22. Slowinski, K.; Chamberlain, R. V.; Miller, C. J.; Majda, M. J. Am. Chem. Soc. 1997, 119, 11910.
23. Collier, C. P.; Wong, E. W.; Belohradsky, M.; Raymo, F. M.; Stoddart, J. F.; Kuekes, P. J.; Williams, R. S.; Heath, J. R. Science 1999, 285, 391.
24. Collier, C. P.; Mattersteig, G.; Wong, E. W.; Luo, Y.; Beverly, K.; Sampaio, J.; Raymo, F. M.; Stoddart, J. F.; Heath, J. R. Science 2000, 289, 1172.
25. Metzger, R. M.; Xu, T.; Peterson, I. R. J. Phys. Chem. B 2001, 105, 7280.
26. Chen, B.; Metzger, R. M. J. Phys. Chem. 1999, 103, 4447.
27. Metzger, R. M.; Chen, B.; Hopfner, U.; Lakshmikantham, M. V.; Vuillaume, D.; Kawai, T.; Wu, X.; Tachibana, H.; Hughes, T. V.; Sakurai, H.; Baldwin, J. W.; Hosch, C.; Cava, M. P.; Brehmer, L.; Ashwell, G. J. J. Am. Chem. Soc. 1997, 119, 10455.
28. Sikes, H. D.; Smalley, J. F.; Dudek, S. P.; Cook, A. R.; Newton, M. D.; Chidsey, C. E. D.; Feldberg, S. W. Science 2001, 291, 1519.
29. Chen, J.; Calvet, L. C.; Reed, M. A.; Carr, D. W.; Grubisha, D. S.; Bennett, D. W. Chem. Phys. Lett. 1999, 313, 741.
30. Scheib, S.; Cava, M. P.; Baldwin, J. W.; Metzger, R. M. J. Org. Chem. 1998, 63, 3.
31. Seminario, J. M.; Zacarias, A. G.; Tour, J. M. J. Am. Chem. Soc. 2000, 122, 3015.
32. Karzazi, Y.; Cornil, J.; Bredas, J. L. J. Am. Chem. Soc. 2001, 123, 10076.
33. Shigehara, K.; Oyama, N.; Anson, F. C. J. Am. Chem. Soc. 1981, 103, 2552.
34. Buttry, D. A.; Anson, F. C. J. Am. Chem. Soc. 1983, 105, 685.
35. Leidner, C. R.; Murray, R. W. J. Am. Chem. Soc. 1985, 107, 556.
36. White, B. A.; Murray, R. W. J. Am. Chem. Soc. 1987, 109, 2576.
37. Terrill, R. H.; Murray, R. W. Electron Hopping Transport in Electrochemically Active, Molecular Mixed Valent Materials. In Molecular Electronics; Jortner, J., Ratner, M., Eds.; Blackwell Science Ltd.: Cambridge, MA, 1997; p 215.
38. McCarley, R. L.; Thomas, E. R.; Irene, E. A.; Murray, R. W. J. Electrochem. Soc. 1990, 137, 1485.
39. Epstein, A. J.; Lee, W. P.; Prigodin, V. N. Synth. Met. 2001, 117, 9.
40. Wang, Y. Z.; Epstein, A. J. Acc. Chem. Res. 1999, 32, 217.
41. Mazur, U.; Hipps, K. W. J. Phys. Chem. B 1999, 103, 9721.
42. Hipps, K. W.; Mazur, U. J. Phys. Chem. 1994, 98, 5824.
43. Hipps, K. W.; Mazur, U. Inelastic electron tunneling spectroscopy. In Handbook of Vibrational Spectrosocpy; John Wiley & Sons Ltd.: Chichester, 2002; Vol. 4, p 812.
44. Mazur, U.; Hipps, K. W. J. Phys. Chem. 1995, 99, 6684.
45. Manness, K. M.; Terrill, R. H.; Meyer, T. J.; Murray, R. W.; Wightman, R. M. J. Am. Chem. Soc. 1996, 118, 10609.
46. Anariba, F.; McCreery, R. L. J. Phys. Chem. B 2002, 106, 10355.
47. Solak, A. O.; Ranganathan, S.; Itoh, T.; McCreery, R. L. Electrochem. Solid-State Lett. 2002, 5, E43.
48. Ranganathan, S.; McCreery, R. L.; Majji, S. M.; Madou, M. J. Electrochem. Soc. 2000. 147, 277.
49. Ranganathan, S.; McCreery, R. L. Anal. Chem. 2001. 73, 893.
50. Anariba, F.; DuVall, S.; McCreery, R. L. Anal. Chem. 2003, 75, in press.
51. Kariuki, J. K.; McDermott, M. T. Langmuir 2001, 17, 5947.
52. Liu, Y.-C.; McCreery, R. L. Anal. Chem. 1997, 69, 2091.
53. Itoh, T.; McCreery, R. L. J. Am. Chem. Soc. 2002, 124, 10894.
54. Kariuki, J. K.; McDermott, M. T. Langmuir 1999, 15, 6534.
55. Konstadinidis, K.; Zhang, P.; Opila, R. L.; Allara, D. L. Surf. Sci. 1995, 338, 300.
56. Ramsey, J. D.; Ranganathan, S.; Zhao, J.; McCreery, R. L. Appl. Spectrosc. 2001, 55, 767.
57. Frisch, M. J.; Trucks, G. W.; Schlegel, H. B.; Scuseria, G. E.; Robb, M. A.; Cheeseman, J. R.; Zakrzewski, V. G.; Montgomery, J. J. A.; Stratmann, R. E. ; Burant, J. C.; Dapprich, S.; Millam, J. M.; Daniels, A. D.; Kudin, K. N.; Strain, M. C.; Farkas, O.; Tomas, J.; Barone, V.; Cossi, M.; Cammi, R.; Mennucci, B.; Pomelli, C.; Adamo, C.; Clifford, S.; Ochterski, J.; Petersson, G. A.; Ayala, P. Y.; Cui, Q.; Morokuma, K.; Malick, D. K.; Rabuck, A. D.; Raghavachari, K.; Foresman, J. B.; Cioslowski, J.; Ortiz, J. V.; Baboul, A. G.; Stefanov, B. B.; Liu, G.; Liashenko, A.; Piskorz, P.; Komaromi, I.; Gomperts, R.; Martin, R. L.; Fox, D. J.; Keith, T.; Al-Laham, M. A.; Peng, C. Y.; Nanayakkara, A.; Gonzalez, C.; Challacombe, M.; Gill, P. M. W.; Johnson, B.; Chen, W.; Wong, M. W.; Andres, J. L.; Gonzalez, C.; Head-Gordon, M.; Replogle, E. S.; Pople, J. A. Gaussian 98. revision A.7; Gaussian, Inc.: Pittsburgh, PA, 1998.
58. Haag, R.; Rampi, M. A.; Holmlin, R. E.; Whitesides, G. M. J. Am. Chem. Soc. 1999, 121, 7895.
59. Fisher, G. L.; Hooper, A. E.; Opila, R. L.; Jung, D. R.; Allara, D. L.; Winograd, N. J. Phys. Chem. B 2000, 104, 3267.
60. Biswas, N.; Umapathy, S. J. Phys. Chem. A 2000, 104, 2734.
61. Kishi, K.; Chinomi, K.; Inoue, Y.; Ikeda, S. J. Catal. 1979, 60, 228.
62. Campion, A.; Brown, J. K.; Grizzle, V. M. Surf. Sci. Lett. 1982, 115.
63. Fisher, G. L.; Hooper, A.; Opila, R. L.; Jung, D. R.; Allara, D. L.; Winograd, N. J. Electron Spectrosc. Relat. Phenom. 1999, 98-99, 139.
64. Hooper, A.; Fisher, G. L.; Konstadinidis, K.; Jung, D.; Nguyen, H.; Opila, R.: Collins, R. W.; Winograd, N.; Allara, D. L. J. Am. Chem. Soc. 1999, 121, 8052.
65. Solak, A. O.; Eichorst. L. R.; Clark, W. J.; McCreery, R. L. Anal. Chem. 2003, 75, 296.
66. Pantelides, S. T.; DiVentra, M.; Lang, N. D. Physica B 2001, 296, 72.
67. Di Ventra, M.; Pantelides, S. T.; Lang, N. D. Phys. Rev. Lett. 2000, 84, 979.
68. Crispin, X.; Geskin, V. M.; Bureau, C.; Lazzaroni, R.; Schmickler, W.; Bredas, J. L. J. Chem. Phys. 2001, 115, 10493.
69. Mazur, U.; Hipps. K. W. J. Phys. Chem. 1994, 98, 8169.
70. Segal, D.; Nitzan, A.; Ratner, M.; Davis, W. D. J. Phys. Chem. B 2000, 104, 2790.
71. Burin, A. L.; Ratner, M. A. J. Phys. Chem. 2000, 113, 3941.